CN107882022A - 用于扩底桩的可变径钢筋笼结构及扩底桩施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于扩底桩的可变径钢筋笼结构及扩底桩施工方法，结构包括固定环筋、活动环筋和变径筋组，固定环筋固定于主体钢筋笼的外侧，活动环筋通过多组变径筋组与固定环筋相联接，使活动环筋可相对于固定环筋移动靠拢或移动远离；每组变径筋组包括第一联系筋和第二联系筋，第一联系筋和第二联系筋通过第一转动副相联接，第一联系筋和固定环筋通过第二转动副相联接，第二联系筋和活动环筋通过第三转动副相联接。本发明将上述扩底桩的可变径钢筋笼结构设置于扩底桩中，由于扩底部分设有可变径钢筋笼，既提升了该部位的抗剪切能力，又增大了扩底桩的抗浮、抗拔和承载能力，大大限制了扩底桩的竖向位移。

Description

用于扩底桩的可变径钢筋笼结构及扩底桩施工方法

技术领域

本发明涉及扩底桩技术领域，特别涉及一种用于扩底桩的可变径钢筋笼结构及扩底桩施工方法。

背景技术

扩底桩因其底部直径大于上部桩身直径，而使其单桩承载力比桩身直径相同的直桩的承载力有较大提高，从而在公路、民用建筑中得到广泛应用。但扩底桩的钢筋笼上下直径相同，扩底多出的部分只是用混凝土进行浇筑，并未增设钢筋，因此扩底多出的部分与桩底有钢筋笼部分的交接处为薄弱部位，在竖向荷载作用下，该部位受到的剪力最大，而混凝土的缺点就是抗剪能力差，因而该处最易发生剪切破坏，从而影响扩底桩的承载力。

发明内容

鉴于上述现有技术中存在或潜在的不足之处，本发明提供了一种用于扩底桩的可变径钢筋笼结构及扩底桩施工方法，能够增强扩底桩的扩底部分的抗剪能力，从而提升扩底桩的承载力。

为实现上述目的，本发明的第一方面提供了一种用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，套设于扩底桩的扩底部分的主体钢筋笼的外侧，其中，所述可变径钢筋笼结构包括固定环筋、活动环筋和变径筋组，所述固定环筋固定于所述主体钢筋笼的外侧，所述活动环筋通过多组所述变径筋组与所述固定环筋相联接，使所述活动环筋可相对于所述固定环筋移动靠拢或移动远离；每组所述变径筋组包括至少一第一联系筋和一第二联系筋，所述第一联系筋和所述第二联系筋通过第一转动副相联接，所述第一联系筋和所述固定环筋通过第二转动副相联接，以及，所述第二联系筋和所述活动环筋通过第三转动副相联接。

本发明将上述扩底桩的可变径钢筋笼结构设置于扩底桩中，由于扩底部分设有可变径钢筋笼，既提升了该部位的抗剪切能力，又增大了扩底桩的抗浮、抗拔和承载能力，大大限制了扩底桩的竖向位移，在满足相同承载力的情况下，节约了桩基的数量；另一方面，可变径钢筋笼易于加工制作，经济适用。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，每组所述变径筋组的所述第一转动副、所述第二转动副和所述第三转动副在同一平面内转动。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，多组所述变径筋组均匀分布并在变径过程中形成至少一第一变径极限和一第二变径极限，所述第一变径极限下的多组所述变径筋组贴合于所述主体钢筋笼，所述第二变径极限下的多组所述变径筋组呈放射状发散。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，所述第一转动副为连接铰，包括相互铆接的第一铆支脚和第二铆支脚，所述第一联系筋连接于所述第一铆支脚，所述第二联系筋连接于所述第二铆支脚。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，所述第一铆支脚的第一端设有一字型铆板，所述第二铆支脚的第一端设有U型铆板，所述一字型铆板和所述U型铆板上分别开设有铆钉孔，所述一字型铆板插设于所述U型铆板的开口侧，使所述一字型铆板和所述U型铆板上的铆钉孔对齐以供铆钉插设联接。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，所述第一铆支脚的与其第一端相对的第二端连接于所述第一联系筋，所述第二铆支脚的与其第一端相对的第二端连接于所述第二联系筋。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，所述第二转动副包括设有第一铰支板的第一铰支脚，所述第一铰支板上开设有第一穿筋孔，所述固定环筋穿设于所述第一穿筋孔中，所述第一联系筋连接于所述第一较支脚。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，所述第一穿筋孔可沿所述固定环筋移动，且所述固定环筋上设有位于每一所述第一联系筋的两侧的第一定位凸起。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，所述第三转动副包括设有第二铰支板的第二铰支脚，所述第二铰支板上开设有第二穿筋孔，所述活动环筋穿设于所述第二穿筋孔中，所述第二联系筋连接于所述第二较支脚。

本发明用于扩底桩的可变径钢筋笼结构进一步的改进在于，所述第二穿筋孔可沿所述活动环筋移动，且所述活动环筋上设有位于每一所述第二联系筋的两侧的第二定位凸起。

本发明的第二方面提供了一种扩底桩施工方法，其包括步骤：

制作如权利要求1所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构；

将制作完成的所述可变径钢筋笼结构套设于扩底桩的扩底部分的主体钢筋笼的外侧，使所述可变径钢筋笼结构的活动环筋位于所述主体钢筋笼的底部下方；

施工扩底桩桩孔，将安装有所述可变径钢筋笼结构的所述主体钢筋笼放入所述扩底桩桩孔中，直至所述可变径钢筋笼结构的所述活动环筋接触所述扩底桩桩孔的孔底；

继续下放所述主体钢筋笼，使所述可变径钢筋笼结构的中部向外鼓张，直至所述主体钢筋笼的底部接触所述扩底桩桩孔的孔底；以及

向所述扩底桩桩孔中浇筑混凝土，完成所述扩底桩的施工。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构在放入桩孔前的结构示意图。

图2为本发明实施例的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构在放入桩孔前的使用状态示意图。

图3为图2的A-A剖面图。

图4为图2的B-B剖面图。

图5为本发明实施例的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构中的第一转动副的结构示意图。

图6为图5中的第一铆支座的结构示意图。

图7为图5中的第二铆支座的结构示意图。

图8为图5中的铆钉的结构示意图。

图9为配合图8中的铆钉的铆接钢筋的结构示意图。

图10为本发明实施例的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构中的第一联系筋的结构示意图。

图11为本发明实施例的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构在放入桩孔后的结构示意图。

图12为本发明实施例的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构在放入桩孔后的使用状态示意图。

图13为本发明实施例的扩底桩施工方法的流程图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

扩底桩的钢筋笼上下直径相同，扩底多出的部分只是用混凝土进行浇筑，并未增设钢筋，因此扩底桩在竖向荷载作用下，扩底多出的部分与桩底有钢筋笼部分的交接处所受到的剪力最大，且两者相交处并无钢筋提供剪力，该处最易发生剪切破坏，影响扩底桩的承载力。本发明的目的是提高扩底多出部位(扩底部分)与桩底有钢筋笼部位交接处的抗剪切能力，同时增大扩底桩的抗浮、抗拔和承载能力。

首先，参阅图1和图2所示，为本发明实施例的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构在放入扩底桩桩孔前的结构图及其使用状态图。实施例中的可变径钢筋笼结构套设于扩底桩的扩底部分的主体钢筋笼10的外侧，该可变径钢筋笼结构主要由一固定环筋11、一活动环筋12和多组变径筋组构成。

其中，固定环筋11固定于主体钢筋笼10的外侧，活动环筋12通过多组变径筋组与固定环筋11相联接，使得活动环筋12可相对于固定环筋11移动靠拢或移动远离。每组变径筋组进一步包括至少一第一联系筋131和一第二联系筋132，该第一联系筋131和该第二联系筋132通过第一转动副14相联接，该第一联系筋131与该第二联系筋132可相对转动，该第一联系筋131和固定环筋11通过第二转动副15相联接，该第一联系筋131可相对于固定环筋11转动，以及，该第二联系筋132和活动环筋12通过第三转动副16相联接，该第二联系筋132可相对于活动环筋12转动。

本发明将上述扩底桩的可变径钢筋笼结构设置于扩底桩中，由于扩底部分设有可变径钢筋笼，既提升了该部位的抗剪切能力，又增大了扩底桩的抗浮、抗拔和承载能力，大大限制了扩底桩的竖向位移，在满足相同承载力的情况下，节约了桩基的数量；另一方面，可变径钢筋笼易于加工制作，经济适用。

配合图3所示，扩底桩的主体钢筋笼10包括呈柱面排布的多道纵筋101和箍设于多道纵筋101的外侧的多道箍筋102，多道箍筋102在主体钢筋笼10的高度方向上相间设置。纵筋101和箍筋102通过钢丝绑扎或焊接在一起，构成扩底桩的主体钢筋笼10，在其上浇筑混凝土便可形成上下等径的桩身部分，扩底桩的扩底部分位于其桩身部分的底部，呈类锥形，上下径面较小，中部径面较大，此种构造可利于桩身部分锚固在地基中。

进一步的，上述每组变径筋组的第一转动副14、第二转动副15和第三转动副16在同一平面内转动，并且多组变径筋组均匀分布并在变径过程中形成至少一第一变径极限和一第二变径极限，该第一变径极限下的多组变径筋组贴合于主体钢筋笼10，该第二变径极限下的多组变径筋组呈放射状发散。如图2所示，扩底桩的主体钢筋笼10竖直插入桩孔中，主体钢筋笼10竖直设置，固定环筋11位于活动环筋12的上方，活动环筋12此时位于扩底桩的主体钢筋笼10的底端下方，此时，每组变径筋组的第一转动副14、第二转动副15和第三转动副16均在自身所在的竖面内做转动运动，并带动下方的活动环筋12相对于上方的固定环筋11竖向移动，当第一联系筋131和第二联系筋132在转动副的作用下相互靠拢时，如图11和图12所示，由于内侧有主体钢筋笼10阻挡，多组变径筋组的第一转动副均被向外推出，使得多组变径筋组呈放射状发散，此时，可变径钢筋笼结构被撑大，达到第一变径极限，亦为可变径钢筋笼结构在放入桩孔后的状态。反之，当第一联系筋131和第二联系筋132在转动副的作用下相互打开时，如图1和图2所示，多组变径筋组的第一转动副均被向内、向主体钢筋笼10的一侧拉回，使得多组变径筋组最终贴合于主体钢筋笼10，此时，可变径钢筋笼结构被收拢，达到第二变径极限，亦为可变径钢筋笼结构在放入桩孔前的状态。

再结合图4和图5所示，在本实施例中，用于转动联接第一联系筋131和第二联系筋132的第一转动副14为连接铰，具有相互铆接的第一铆支脚141和第二铆支脚142，其中，第一联系筋131连接于该第一铆支脚141，第二联系筋132连接于该第二铆支脚142。

进一步的，第一铆支脚141的第一端设有一字型铆板1411，第二铆支脚142的第一端设有U型铆板1421，该一字型铆板1411和该U型铆板1421上分别开设有铆钉孔，该一字型铆板1411插设于该U型铆板1421的开口侧，使该一字型铆板1411和该U型铆板1421上的铆钉孔对齐，一铆钉143插设于相对齐的该一字型铆板1411和该U型铆板1421上的铆钉孔，该一字型铆板1411和该U型铆板1421可相对于该铆钉143转动，该铆钉143的一端形成外径大于铆钉孔的半球形的限位端，另一端设有一小孔1431，图9所示的一铆接钢丝144穿设于该小孔1431中并使铆钉143牢固地铆接在一字型铆板1411和U型铆板1421上的铆钉孔中，从而使得第一铆支脚141和第二铆支脚142相互铆接并可相对转动。该第一铆支脚141的与其第一端相对的第二端连接于第一联系筋131，第二铆支脚142的与其第一端相对的第二端连接于第二联系筋132，从而使得第一铆支脚141和第二铆支脚142之间的相对转动可带动第一联系筋131和第二联系筋132的相对转动。其中，第一转动副14的构造参见图5所示，第一铆支座的构造参见图6所示，第二铆支座的构造参见图7所示，铆钉的构造参见图8所示，铆接钢筋的构造参见图9所示。

再配合图1、图5和图10所示，第一转动副14的第一铆支座141为内螺纹套筒，第一联系筋131的端部设有螺纹并通过该螺纹与第一铆支座141螺纹连接。第一转动副14的第二铆支座142亦为内螺纹套筒，第二联系筋(构造与第一联系筋相同，仅长度短语第一联系筋)的端部亦设有螺纹并通过该螺纹与第二铆支座142螺纹连接。

本实施例中的第二转动幅15和第三转动幅16的构造与第一转动幅14中的第一铆支座141的构造相同。因此，可参照上述关于第一铆支座141的构造描述和附图，具体地：

第二转动副15包括设有第一铰支板的第一铰支脚，该第一铰支板上开设有第一穿筋孔，固定环筋穿设于第一穿筋孔中，以使第二转动副15可相对于固定环筋转动，第一联系筋连接于第一较支脚，且第一较支脚亦为内螺纹套筒，其与第一联系筋的端部之间亦为螺纹连接。进一步的，第一穿筋孔可沿所述固定环筋移动，且固定环筋上设有位于每一第一联系筋的两侧的第一定位凸起，以限制第二转动副15的环向移动，同时保证第二转动副15可以沿固定环筋径向自由转动。

同样的，第三转动副16包括设有第二铰支板的第二铰支脚，该第二铰支板上开设有第二穿筋孔，活动环筋穿设于所述第二穿筋孔中，以使第三转动副16可相对于活动环筋转动，第二联系筋连接于所述第二较支脚，且第二较支脚亦为内螺纹套筒，其与第二联系筋的端部之间亦为螺纹连接。进一步的，第二穿筋孔可沿所述固定环筋移动，且固定环筋上设有位于每一第二联系筋的两侧的第二定位凸起，以限制第三转动副15的环向移动，同时保证第三转动副15可以沿活动环筋径向自由转动。

进一步结合图13所示，本发明的实施例中还提供了一种扩底桩施工方法，其主要包括如下步骤：

步骤101：制作上述实施例中的可变径钢筋笼结构；

步骤102：将制作完成的可变径钢筋笼结构套设于扩底桩的扩底部分的主体钢筋笼的外侧，使可变径钢筋笼结构的活动环筋位于主体钢筋笼的底部下方；

步骤103：施工扩底桩桩孔，将安装有可变径钢筋笼结构的主体钢筋笼放入扩底桩桩孔中，直至可变径钢筋笼结构的活动环筋接触扩底桩桩孔的孔底；

步骤104：继续下放主体钢筋笼，使可变径钢筋笼结构的中部向外鼓张，直至主体钢筋笼的底部接触扩底桩桩孔的孔底；以及

步骤105：向扩底桩桩孔中浇筑混凝土，完成扩底桩的施工。

下面结合图1、2、11、12及图13，对本发明的上述实施例中的扩底桩可变径钢筋笼结构及其扩底桩施工方法的情况做进一步详细说明，以便于更好地理解本发明的技术方案。

首先，本发明的扩底桩可变径钢筋笼结构，在放入扩底桩桩孔前其结构示意图如图1和图2所示。可变径钢筋笼加工步骤为：

a)按如图3所示的钢筋笼截面制作主体钢筋笼11；

b)将预定数量的第二转动副15穿入固定环筋11(见图4)，并在预定位置处第二转动副15的两侧的固定环筋上点焊两个突起的点，即第一定位凸起，以限制第二转动副15的环向移动，同时保证第二转动副15可以沿固定环筋径向自由转动；

c)在步骤a)中制作好的主体钢筋笼11上焊接安装有第二转动副15的固定环筋11；

d)将上方带丝钢筋(见图10)，即第一联系筋131的上端与第二转动副15相连，下端与连接铰相连，其中连接铰的示意图如图5所示；

e)将下方带丝钢筋(见图10)，即第二联系筋的上端与连接铰相连，下端与第三转动副15相连；

f)重复步骤b)，将预定数量的第三转动副15与下端的活动环筋12连接好；

g)将制作完成的可变径钢筋笼，放入扩底桩桩孔中，可变径钢筋笼放入桩孔的过程中，尽量保持钢筋笼竖直。可变径钢筋笼会先接触到桩孔底部的土体，当其与土体接触后，继续下放主体钢筋笼，可变径钢筋笼就会在上部主体钢筋笼自重的作用下发生鼓起，形成灯笼状；当内侧的主体钢筋笼的底部接触土体后，外侧可变径钢筋笼的形状就不再发生变化，如图11、12所示；

h)向桩孔浇筑混凝土并养护。

本发明的可变径钢筋笼易于加工制作，使用方法简单、效率高，经济适用。同时提高了扩底桩底部扩底部分的抗剪切能力，又增大了扩底桩的抗浮、抗拔和承载能力，大大限制了扩底桩的竖向位移，在满足相同承载力的情况下，节约了桩基的数量。

进一步的，本发明的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构及扩底桩施工方法还具有以下有益效果：

(1)在原有扩底桩底部竖向钢筋笼外侧增设可变径的钢筋笼结构，使扩底桩底部全部形成钢筋混凝土结构；

(2)将预定数量的一字型连接件穿入环筋，并在预定位置处一字型连接件的两侧点焊两个突起的点，以限制连接件的环向移动，同时保证连接件可以沿环筋径向自由转动；

(3)将上方带丝钢筋的上端与一字型连接件相连，下端与连接铰相连，将下方带丝钢筋的上端与连接铰相连，下端与一字型连接件相连；

(4)上方带丝钢筋的坡角与扩底桩的坡脚保持一致，上、下方带丝钢筋的长度根据坡脚与扩底高度计算确定。

需要说明的是，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案的范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (10)

1.一种用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，套设于扩底桩的扩底部分的主体钢筋笼的外侧，其特征在于：所述可变径钢筋笼结构包括固定环筋、活动环筋和变径筋组，所述固定环筋固定于所述主体钢筋笼的外侧，所述活动环筋通过多组所述变径筋组与所述固定环筋相联接，使所述活动环筋可相对于所述固定环筋移动靠拢或移动远离；每组所述变径筋组包括至少一第一联系筋和一第二联系筋，所述第一联系筋和所述第二联系筋通过第一转动副相联接，所述第一联系筋和所述固定环筋通过第二转动副相联接，以及，所述第二联系筋和所述活动环筋通过第三转动副相联接。

2.如权利要求1所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：每组所述变径筋组的所述第一转动副、所述第二转动副和所述第三转动副在同一平面内转动。

3.如权利要求1或2所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：多组所述变径筋组均匀分布并在变径过程中形成至少一第一变径极限和一第二变径极限，所述第一变径极限下的多组所述变径筋组贴合于所述主体钢筋笼，所述第二变径极限下的多组所述变径筋组呈放射状发散。

4.如权利要求3所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：所述第一转动副为连接铰，包括相互铆接的第一铆支脚和第二铆支脚，所述第一联系筋连接于所述第一铆支脚，所述第二联系筋连接于所述第二铆支脚。

5.如权利要求4所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：所述第一铆支脚的第一端设有一字型铆板，所述第二铆支脚的第一端设有U型铆板，所述一字型铆板和所述U型铆板上分别开设有铆钉孔，所述一字型铆板插设于所述U型铆板的开口侧，使所述一字型铆板和所述U型铆板上的铆钉孔对齐以供铆钉插设联接。

6.如权利要求5所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：所述第一铆支脚的与其第一端相对的第二端连接于所述第一联系筋，所述第二铆支脚的与其第一端相对的第二端连接于所述第二联系筋。

7.如权利要求3所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：所述第二转动副包括设有第一铰支板的第一铰支脚，所述第一铰支板上开设有第一穿筋孔，所述固定环筋穿设于所述第一穿筋孔中，所述第一联系筋连接于所述第一较支脚。

8.如权利要求7所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：所述第一穿筋孔可沿所述固定环筋移动，且所述固定环筋上设有位于每一所述第一联系筋的两侧的第一定位凸起。

9.如权利要求3所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构，其特征在于：所述第三转动副包括设有第二铰支板的第二铰支脚，所述第二铰支板上开设有第二穿筋孔，所述活动环筋穿设于所述第二穿筋孔中，所述第二联系筋连接于所述第二较支脚。

10.一种扩底桩施工方法，其特征在于，包括步骤：

制作如权利要求1所述的用于扩底桩的可变径钢筋笼结构；

将制作完成的所述可变径钢筋笼结构套设于扩底桩的扩底部分的主体钢筋笼的外侧，使所述可变径钢筋笼结构的活动环筋位于所述主体钢筋笼的底部下方；

施工扩底桩桩孔，将安装有所述可变径钢筋笼结构的所述主体钢筋笼放入所述扩底桩桩孔中，直至所述可变径钢筋笼结构的所述活动环筋接触所述扩底桩桩孔的孔底；

继续下放所述主体钢筋笼，使所述可变径钢筋笼结构的中部向外鼓张，直至所述主体钢筋笼的底部接触所述扩底桩桩孔的孔底；以及

向所述扩底桩桩孔中浇筑混凝土，完成所述扩底桩的施工。